JP2003000960A - ロボット装着用パッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 人体型、動物型のロボットに好適に使用する
ことができ、ロボットの安全性を高め、ロボットの騒音
や振動が外部にもれるのを効果的に防止しうるロボット
装着用パッドを提供する。 【解決手段】 軟質ポリウレタンをモールド成形、好ま
しくは反応射出成してなることを特徴とする。軟質ポリ
ウレタンは発泡ポリウレタンであることが好ましく、モ
ールド成形後の２５％硬度が５〜５０ｋｇｆ／φ２００
であることが、効果の観点から好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はロボット装着用パッ
ドに関し、詳細には、人型或いは動物型のロボットの外
表面を保護するロボット装着用パッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、人体型の２足歩行ロボットや犬、
猫などの動物型のロボットが多数開発され、価格が手ご
ろになるにともない広く普及してきた。これらのロボッ
トは実用的な機能を追及した製品というよりも、愛玩用
など玩具や趣味的な製品として一般に受け入れられてい
る。これらのロボットは、外形は人体や動物のフォルム
を有しているものの、通常、機構部品、構造部品や配電
がむき出しになっているもの、成形された金属板や樹脂
板で被覆されているものが一般的である。このような構
造では、関節に当たる部分に指を挟んで思わぬ怪我をし
たり、配線を傷つける懸念もある。さらに、モーターの
振動音、カムや歯車などの構造物の出す音などが外部に
もれ、騒音となったり、幼児に対して恐怖感をあたえる
などの問題もあった。このような内部音の遮断のために
ロボットを被覆している金属板や樹脂板などの厚みを厚
くしても騒音防止効果はあまり期待できず、総重量が増
して取り扱い性はかえって悪化するのが現状である。ま
た、内部に防音材を構造物の邪魔にならない位置に装着
するためには、全体を大きくしなければならず、この場
合もかさばって取り扱い性が悪くなる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点を
鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、人体型、
動物型のロボットに好適に使用することができ、ロボッ
トの安全性を高め、ロボットの騒音や振動が外部にもれ
るのを効果的に防止しうるロボット装着用パッドを提供
することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは検討の結
果、軟質ポリウレタンの特性に注目し、これをロボット
の外形に適合するように予め成形したものを用いること
で、上記目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成
した。即ち、本発明のロボット装着用パッドは、軟質ポ
リウレタンをモールド成形してなることを特徴とする。
この軟質ポリウレタンは、イソシアネート化合物とポリ
オール化合物とを触媒を用いて反応させて得られるポリ
ウレタンであること、及び、発泡ポリウレタンであるこ
とが好ましい態様である。また、本発明に係る軟質ポリ
ウレタンのモールド成形後の２５％硬度が５〜５０ｋｇ
ｆ／φ２００であることが効果の観点から好ましい。本
発明のロボット装着用パッドは、人体型又は動物型ロボ
ットに好適に使用することができ、外表面が意匠を施さ
れていることが好ましい。

【０００５】本発明によれば、既存のモールド成形に用
いる設備により、さまざまな形状のパッドが容易に成形
でき、ロボットの各部分、例えば、人体型であれば、ボ
ディ、腕、脚部、頭部などの各パーツに合わせた形状を
任意に得ることができる。また、関節部分には、伸張性
が高く高強度の薄いシート上のパッドや蛇腹形状のパッ
ドを用いて、曲げ伸ばしを容易に行えるような形状とす
ればよい。成形に用いる軟質ポリウレタン、なかでも、
発泡ポリウレタンは、振動の減衰性に優れるため、薄く
ても防振、防音効果に優れるという利点をも有する。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
図１（Ａ）は、本発明のロボット装着用パッド（人体型
ロボット用）の一態様を示す斜視図である。また、図１
（Ｂ）はパッド装着前の人体型ロボットを示す斜視図で
ある。図１（Ｂ）に示すように、ロボットが配線や構造
がむき出しになっている場合のみならず、金属板や樹脂
製のボックス上であっても、表面が硬質であり、使用者
である人にも危険であり、周囲の器物に当たって傷を付
ける場合もあり、さらに、ロボット自体が損傷する可能
性も高い。本発明のロボット装着用パッドは、モールド
成形によりロボットの形状に合わせて容易に成形でき
る。図１（Ａ）では、ボディ用のパッド１０及び上腕及
び下腕に装着可能な腕用パッド１２及び蛇腹用で伸縮可
能な関節用パッド１４が記載されているが、これに制限
されず、さまざまなパーツを成形することが可能であ
る。

【０００７】図２は、前記ロボット装着用パッドを装着
した状態のロボットを示す斜視図である。硬質な部分が
緩和され、配線や構造が被覆されて全体的にやわらかな
印象になっていることがわかる。また、軟質ポリウレタ
ンの機能により、保護機能のみならず、振動や音を防止
する効果も高い。

【０００８】図３（Ａ）は本発明のロボット装着用パッ
ドの別の態様（犬型ロボット用）を示す斜視図である。
また、図３（Ｂ）はパッド装着前の犬型ロボットを示す
斜視図である。このようにパーツの形状を選択すること
で、さまざまな形状のロボットに適合するパッドを成形
することができる。

【０００９】本発明のロボット装着用パッドに用いられ
る軟質ポリウレタンとしては、特に制限はなく、ポリイ
ソシアネート化合物とポリオール化合物とを反応させて
得られる一般的なポリウレタンであればいずれのものも
適用でき、これらの反応時に、触媒として一般的なテト
ラメチルヘキサンジアミン、ジメチルシクロヘキシルア
ミンなどを用いることが好ましい。また、さらに、特定
の光安定剤と紫外線吸収剤とを含有し、長時間にわたり
高い耐光性を有する特開平１１−２４６７５５号公報に
記載のポリウレタンフォームや、アルコールアミン系触
媒をなど用いて耐光性を向上させたポリウレタンなども
用いることが可能である。

【００１０】本発明においてポリウレタンの合成に使用
可能なポリオールの例は、グリセリン、トリメチロール
プロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、蔗
糖、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、ジエチ
レングリコール、ジプロピレングリコールのようなヒド
ロキシル化合物にプロピレンオキサイド、エチレンオキ
サイド等をアルカリ触媒を用いて開環重合して得られる
ポリエーテルポリオール、それらポリエーテルポリオー
ルに酸触媒を用いて無水フタル酸とプロピレンオキサイ
ド、エチレンオキサイドを開環重合して得られるポリエ
ーテルポリオール等がある。又、ポリエーテルポリオー
ルにポリスチレン、ポリアクリロニトリルを重合したグ
ラフトポリオールも使用可能である。更に、アジピン酸
と、ジエチレングリコール、グリセリン、トリメチロー
ルプロパン等を縮重合して得られるポリエステルポリオ
ールもある。

【００１１】一方、使用可能なポリイソシアネートの例
は、２個以上のイソシアネート基を同一分子中に含有す
る芳香族ポリイソシアネート或いはそれらの変性物であ
って、具体的には、トリレンジイソシアネート（ＴＤ
Ｉ）、ジフェニルメタンジイソシアネート、イソホロン
ジイソシアネート、キシレンジイソシアネート等が挙げ
られるが、一般的にはトリレンジイソシアネートが好ん
で用いられる。配合量はポリエーテルポリオール総量に
対して１５〜７０重量部が好ましい。

【００１２】本発明のパッキン材に用いられるポリウレ
タンは以下に記載の触媒を用いて合成する。配合量は、
ポリオール化合物１００重量部に対して触媒を０．０１
〜２重量部の範囲で添加することが好ましい。

【００１３】ポリウレタンの合成に使用する触媒として
は、トリエチレンジアミン、ペンタメチルジエチレント
リアミン、ジエタノールアミン、Ｎ−エチルモルフォリ
ン等のアミン系触媒、スタナスオクトエート、ジブチル
錫ジラウレート等の錫系触媒等の公知の触媒が挙げられ
る。

【００１４】ポリウレタンフォームを合成する際に用い
る発泡剤、整泡剤は、通常用いられるもの公知の化合物
をそのまま使用することができ、通常はシリコーン整泡
剤或いは有機系シリコーン整泡剤等が用いられる。配合
量としてはポリオール化合物１００重量部に対して０．
１〜４．０重量部が好ましい。発泡剤として用いる水
は、ポリエーテルポリオール総量１００重量部に対して
０．９〜６．０重量部を使用することが望ましく、必要
に応じて副発泡剤としてメチレンクロライド、炭酸ガス
等が使用できる。また、本発明に係るポリウレタンに
は、さらに本発明の効果を損なわない範囲において、ハ
ロゲン化リン酸エステル、塩化ビニル等の難燃剤、酸化
防止剤、帯電防止剤、可塑剤、充填剤、抗菌剤、抗カビ
剤又は着色剤等の添加剤を目的に応じて配合することが
できる。

【００１５】本発明のパッキン材に用いるポリウレタン
には、耐光性を向上させるため、公知の紫外線吸収剤や
光安定剤を添加することができる。紫外線吸収剤を添加
することで、ポリウレタンの劣化の原因となる紫外線を
吸収するとともに、紫外線により発生するラジカルや過
酸化物を光安定剤により捕獲することで、ポリウレタン
の劣化を効果的に抑制することができる。

【００１６】本発明に適用可能な光安定剤としては、ヒ
ンダードアミン系光安定剤が、光劣化の開始をもたらす
ヒドロペルオキシドを非ラジカル的に分解すること、及
び、有害ラジカルの補足効果が高いことなどの観点から
好ましく挙げられ、具体的には、例えば、ビス（２，
２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジル）セバケ−
ト、ビス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピ
ペリジル）セバケ−ト、４−ベンゾイルオキシ−２，
２，６，６−テトラメチルピペリジン、１−〔２−｛３
−（３，５−第３ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プ
ロピオニルオキシ｝エチル〕−４−｛３−（３，５−ジ
−第３ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオニル
オキシ｝−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン等
が挙げられる。

【００１７】光安定剤は、前記ポリウレタンの原料であ
るポリオール１００重量部に対し、０．１〜１０重量部
配合されることが好ましく、０．１重量部未満では添加
効果が不充分であり、１０重量部を超えて添加すると、
ポリウレタンフォームのセル荒れが発生するため好まし
くない。

【００１８】本発明に係るポリウレタンに添加し得る紫
外線吸収剤としては、吸光性に優れ、ポリウレタンフォ
ームとの相溶性がよく、有害な反応を起こさず、ブリー
ドの発生がないなどの利点を有するベンゾトリアゾール
系紫外線吸収剤が好ましい。ベンゾトリアゾール系紫外
線吸収剤の例としては、２−（２’−ヒドロキシ−５’
−メチル−フェニル）ベンゾトリアゾ−ル、２−（２’
−ヒドロキシ−３’−第３−ブチル−５’−メチル−フ
ェニル）−５−クロロ・ベンゾトリアゾ−ル、２−
（２’−ヒドロキシ−３’，５’−ジ−第３−ブチル−
フェニル）ベンゾトリアゾール等が挙げられる。

【００１９】紫外線吸収剤は、前記ポリウレタンの原料
であるポリオール１００重量部に対し、０．１〜１０重
量部配合されることが好ましく、０．１重量部未満では
その添加効果が不充分であり、１０重量部を越える場合
にはポリウレタンフォームのセル荒れが発生するため好
ましくない。

【００２０】軟質ポリウレタンにより本発明のパッドを
作成するには、金型を用いた溶融発泡成形、注型発泡成
形などのモールド成形法を適用することができる。モー
ルド成形は、通常、２成分系のシステムで実施され、５
０℃前後に加温された金型内で反応が進行する反応射出
成形法が適用される。この方法では重合の反応熱を利用
できるため、成形が低エネルギーで行われる利点があ
る。また、金型内に予め予備成形された外皮材や補強材
をセットすることにより、外観や強度を容易に調整する
ことができる。各パーツはロボットに装着後、接着剤で
接着して一体化することにより、ロボット本体及び配線
の保護性をより向上させることができる。

【００２１】得られたロボット装着用パッドの成形後の
２５％硬度が５〜５０ｋｇｆ／φ２００硬度あることが
好ましく、１０〜２５ｋｇｆ／φ２００硬度であること
がさらに好ましい。成形後のポリウレタンの硬度、或い
は強度などは、例えば、ＪＩＳ Ｋ６４００に記載の試
験方法に順じて測定することができる。硬度が５０ｋｇ
ｆ／φ２００を超えると、感触が低下し、また、ロボッ
トの安全性の向上や騒音抑制効果が不充分となる傾向が
あり、５ｋｇｆ／φ２００未満では、十分な強度が得ら
れず、耐久性が低下する懸念がある。

【００２２】本発明のロボット装着用パッドに好適な軟
質ポリウレタンの成形後の物性としては、製品全体の密
度が２０〜１５０ｋｇ／ｃｍ³、さらに好ましくは４０
〜６０ｋｇ／ｃｍ³程度、伸びが５〜５０％、さらに好
ましくは１０〜２５％、引っ張り強度が０．６〜３．０
ｋｇ／ｃｍ、さらに好ましくは０８．〜１．５ｋｇ／ｃ
ｍ、引き裂き強度が０．３〜２．０ｋｇ／ｃｍ、さらに
好ましくは０．５〜１．０ｋｇ／ｃｍ、防音レベルが成
形後の製品レベルで▲２〜３ｄＢ程度のものが挙げられ
る。

【００２３】ロボット装着用パッドは、装着されるロボ
ットの大きさ、形状、使用目的に適合するように成形さ
れ、装着されて使用される。本発明のロボット装着用パ
ッドは着色したり、任意の装飾用パーツを取り付けた
り、ロボットの外形とは異なる凹凸を形成するなどによ
り、任意の意匠を施すことができる。意匠を施す方法と
しては、単色又は多色の着色、ペインティング或いはス
タンピングなどにより図柄を付与する、装飾パーツを接
着剤などで接着する、表面の感触を変えるための別の被
覆材で表面を被覆する、外側表面に目的に応じたさまざ
まな形状の凹凸を形成するなどの方法が挙げられるがこ
れらに制限されない。また、犬や猫などの形状の動物用
ロボットの場合には、外側表面に静電植毛を行ったり、
起毛繊維を貼付したりする方法をとることもできる。例
えば、成形時の型内に別のシート状外皮材をひいた後、
ウレタンを注入し発泡成形させて外皮材と一体化したロ
ボット装着用パッドを作成することにより、外観のデザ
インの自由度が増すとともに、外皮材がウレタンの破れ
などを防止する保護層として機能するという利点をも有
するものである。

【００２４】本発明のロボット装着用パッドを用いれ
ば、ロボットにより使用者が怪我をしたり、周囲を破損
する事故を防止して安全性を向上することができ、ま
た、ロボット本体の保護にも有用である。さらに、ロボ
ットから発生する機械の振動音や駆動音が外に漏れるの
を抑制することができ、音が静かで、外観上も任意の意
匠を施すことが容易にでき、冷たい感触も緩和されるた
め、人体型、或いは動物型の愛玩用ロボットなどに装着
した場合、一層親しみを増すことができる。さらには、
ウレタンの伸縮性を利用して、撓み量を部位別に検知す
るセンサーを取り付け、そのデータをフィードバックす
るように設計することで、ロボットに皮膚感覚の検知と
それに応じた動作を与えることができるようになるな
ど、その応用範囲は広い。

【００２５】

【実施例】以下、本発明を実施例により説明するが、本
発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 （実施例１）グリセリン−プロピレンオキシド添加物の
平均分子量３０００、ヒドロキシル価５６のポリエーテ
ルポリオール・１００重量部、トリレンジイソシアネー
ト（Ｔ−８０）・３０重量部、触媒としてのＮ，Ｎ−ジ
メチルアミノヘキサノール０．１部、スタナスオクトエ
ート０．５部、軟質ポリウレタンフォーム用汎用シリコ
ーン界面活性剤（ＳＲＸ２８０Ａ、東レシリコーン社
製）１．５部及び黒カラー（大日本インキ社製）５部、
紫外線吸収剤２−（２’−ヒドロキシ−５−メチル−フ
ェニル）ベンゾトリアゾール １部、及び、光安定剤ビ
ス（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジ
ル）セバケート １部を含有した組成物を用い、金型に
注入し、金型内で反応させて図１（Ａ）に示すような形
状の厚さ５ｍｍに成形したポリウレタン製ロボット装着
用パッドを得た。

【００２６】上記ロボット装着用パッドの成形後の２５
％硬度をＪＩＳ Ｋ６４００に記載の試験方法に順じて
測定したところ、２０ｋｇｆ／φ２００であった。この
パッドを図１（Ｂ）に示すロボットに装着したところ、
図２に示すようにロボットの外観が向上した。また、モ
ニター２０名にロボットの発する機械音、振動音を装着
前と装着後とで聴覚のみで比較する官能試験を行ったと
ころ、有意に音が小さくなったことが確認され、外にも
れる騒音が抑制されていることがわかった。

【００２７】

【発明の効果】本発明のロボット装着用パッドは、人体
型、動物型のロボットに好適に使用することができ、ロ
ボットの安全性を高め、ロボットの騒音や振動が外部に
もれるのを効果的に防止し、外観を向上させるという効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （Ａ）は本発明のロボット装着用パッド（人
体型ロボット用）の一態様を、（Ｂ）はパッド装着前の
人体型ロボットを示す斜視図である。

【図２】 図１（Ａ）のロボット装着用パッドを装着し
た状態のロボットを示す斜視図である。

【図３】 （Ａ）は本発明の犬型ロボットに適するロボ
ット装着用パッドの一態様を、（Ｂ）はパッド装着前の
犬型ロボットを示す斜視図である。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軟質ポリウレタンをモールド成形してな
   るロボット装着用パッド。
2. 【請求項２】 前記軟質ポリウレタンが、イソシアネー
   ト化合物とポリオール化合物とを触媒を用いて反応させ
   て得られるポリウレタンであることを特徴とする請求項
   １に記載のロボット装着用パッド。
3. 【請求項３】 前記軟質ポリウレタンが発泡ポリウレタ
   ンであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載
   のロボット装着用パッド。
4. 【請求項４】 前記軟質ポリウレタンのモールド成形後
   の２５％硬度が５〜５０ｋｇｆ／φ２００である請求項
   １乃至請求項３のいずれか１項に記載のロボット装着用
   パッド。
5. 【請求項５】 前記ロボット装着用パッドが人体型又は
   動物型ロボットに装着される請求項１乃至請求項４のい
   ずれか１項に記載のロボット装着用パッド。
6. 【請求項６】 前記ロボット装着用パッドの外表面が意
   匠を施されている請求項５に記載のロボット装着用パッ
   ド。